Cómo detectar la finalización de la carga de iones de litio

¿Existe una forma sencilla de detectar cuándo se completa el proceso de carga de una batería de iones de litio?

Tengo un sistema básico como se muestra aquí:

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La carga representa mi aplicación (incluida su propia regulación de voltaje), y el símbolo del regulador de voltaje representa un sistema económico de administración de baterías de iones de litio listo para usar que se encarga de reducir gradualmente el voltaje y la corriente a medida que la batería se carga. Desafortunadamente, el BMS no tiene pines para detectar el estado de carga.

¿Cuál sería la forma más sencilla de alterar este circuito para poder obtener una señal alta cuando la batería esté completamente cargada? Mi aplicación incluye un microprocesador con algunos pines ADC. ¿Puedo medir el voltaje antes o después del BMS para saber cuándo se completó la carga? Sé que la recarga de Lipo incluye etapas separadas de voltaje constante y corriente constante, por lo que esto podría no ser 100% exacto, pero solo necesito una estimación aproximada.

Mire la hoja de datos de su lipo. Le dirá la "corriente completamente cargada" en la fase CV (generalmente el 1% de la clasificación C de la batería). Mida el voltaje a través de una resistencia de detección de corriente y continúe desde allí.
¿Qué BMS estás usando? Tal vez pueda decírtelo, pero simplemente no hay una conexión conveniente con él.
@insta, esto no es lo que dice la hoja de datos de la batería, es lo que hace el cargador (o en qué nivel está configurado, si corresponde).
@AliChen: nkon.nl/sk/k/ncr18650ga.pdf -- los gráficos indican un corte de 67 ma en la carga. Está en diferentes puntos de la hoja de datos, pero la hoja de datos de la batería es, en última instancia, de donde debería provenir esa información para un sistema determinado.
@insta: el sistema aún no está "dado" , OP intenta diseñarlo. La batería y el cargador son dos entidades separadas. Cuando se diseñarán juntos y el cargador se configurará para cargar una batería en particular, entonces sí, la corriente de corte debe configurarse según lo que diga la celda en particular. Hasta ahora, este tema tiene un grave malentendido sobre lo que hace el cargador, lo que hace la protección y quién se supone que debe informar el final de la carga.

Respuestas (2)

La carga suele terminar en función de un perfil de carga y alguna corriente de terminación. Entonces, si el voltaje de carga es, digamos, 4,35 V, la celda se cargará con una corriente basada en el estado de descarga. Cuando la corriente cae por debajo de un umbral, la carga finaliza. La corriente de terminación y el voltaje de carga a menudo son programables en un sistema de carga dado.

Aquí hay un ejemplo del cargador de una sola celda TI bq25895:

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¿Hay algún daño al interpretar el voltaje completo como completamente cargado y posiblemente desconectar el cargador entonces? ¿Es necesaria la caída gradual de la corriente para mantener la vida útil de la batería?
La caída es la segunda mitad del proceso de carga, aproximadamente. Tampoco hay "voltaje completo". El "voltaje total" es un parámetro especificado por el fabricante de la batería para lograr un número garantizado de ciclos de recarga y descarga y alcanzar la capacidad anunciada. Podría estar entre 3,8 V y 4,2 V, y no es un criterio de fin de carga.

No existe una "manera sencilla" de realizar su tarea. Dado que tiene un paquete de baterías de varias celdas, la carga debe estar "equilibrada" y cualquier proceso de carga duradero debe tener esto en cuenta. Básicamente, está preguntando cómo hacer una "batería inteligente". Si alguna vez desmontó cualquier paquete de baterías de portátiles descargadas, encontraría cableado individual a las celdas con varios sensores de corriente, compuertas de energía y un microprocesador dedicado para controlar todo esto, con un canal de comunicación para informar el estado de la batería al consumidor principal: el portátil. Esta es un área especial de la industria, y las soluciones de ingeniería no se comparten mucho con el público.

EDITAR: Ok, revisé tus otras preguntas y veo el problema. Su diseño no parece tener ningún cargador. El dispositivo de protección "BMS" no realiza ningún trabajo de carga adecuado.

Estás pensando demasiado en el problema. No estoy tratando de diseñar algo tan complicado como la batería de una computadora portátil, medir la temperatura, contar Cololmbs, etc. El BMS maneja el equilibrio de la carga de las celdas. Básicamente, estoy preguntando cómo determinar cuándo el BMS corta la batería del suministro externo. Eso debe afectar el voltaje general del circuito de una manera que sea medible. ¿Un pin ADC conectado al terminal positivo de la batería debería leer más bajo cuando se completa la carga, ya que el BMS lo ha desconectado del suministro externo más alto?
@Cerin, si su BMS (no especificado) hace el trabajo de carga y balanceo (que no se muestra en sus esquemas), pero no informa el estado del proceso de carga, entonces elige un BMS incorrecto.
@Cerin, en realidad, cada cargador de batería de iones de litio se corta (se desconecta de la fuente) cuando la corriente de carga cae por debajo del 3% de la corriente de carga de la batería (o lo que diga la hoja de datos de su BMS seleccionado). Todo lo que necesita es simplemente medir la corriente, no el voltaje. ¿Sería esto un exceso de pensamiento también? :-)
Una resistencia de detección de corriente es una buena idea. Además, sobre su edición, aplicar una fuente de corriente constante de voltaje constante a un BMS es una forma común de recargar una batería de iones de litio. Medí el voltaje y la corriente del mío y confirmé las curvas que esperarías de un cargador adecuado.
@Cerin: entonces, tiene un cargador externo compatible con Li-Ion normal. Supongo que ahora solo necesita saber cuándo su robot está bien para despegar y dejar la estación de carga cuando se completa la carga, ¿verdad? Entonces, ¿por qué no lo dices simplemente?
Sí, esencialmente. Estaba usando un cargador de iones de litio y la placa BMS, pero interferían entre sí, y luego supe en otros foros que esto era redundante, ya que la mayoría de los BMS son esencialmente cargadores de iones de litio básicos.
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